“计算机原理”课程教学模式的新探索

“计算机原理”课程教学模式的新探索

　1引言
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　　“计算机原理”作为计算机专业的核心课，学生对其内容掌握的好坏程度直接影响到其后续课程的学习。然而反馈调查和课堂跟踪发现，学生在传统的“课堂讲授+课后实验”的教学模式下并不能深入体会计算机系统的工作原理和运行过程，尤其对计算机软硬件如何配合、网络远程计算、多核计算等内容掌握不够。如若在课堂教学中扩充这方面的内容，教师又没有充足的时间让学生掌握经典的计算机原理知识。如何让学生既深入掌握基本的原理知识，又了解最新的设计技术；既理解现有计算机运行模式，又结合未来发展锻炼创新思维？这一直是课程组在“计算机原理”课程教学中深入思考的问题[1][2]。为此课程组经过多次研讨，深入分析原理课程教学的难点，并提出了适应本课程的新教学模式，即“课堂讲授+综合设计+创新实践+网络教学”的四维教学模式。经过两年多时间的实践，思维教学模式取得了良好的效果，学生掌握的知识面更宽了；对经典原理知识的理解更深了；对未来计算机的设计更有主见了。“计算机原理”课程也相继被评为湖南省精品课程和国家精品课程[3]。在此，本人就这种新的教学模式作一个简单阐述，希望得到各位同行的批评与指正。
　　
　　2“计算机原理”课程教学特点分析
　　
　　与其他类型课程不同，原理类课程教学必须一丝不苟、按部就班、环环相扣；同时又要深入浅出，启迪思维。wwW.lw881.com因此，“计算机原理”课程教学是对教师整体水平的巨大挑战，这种挑战要求教师不能仅仅通过课堂把知识灌输给学生，也要求教师必须不断更新教学和实验内容，跟上计算机发展步伐。概括起来说，“计算机原理”课程教学具有如下几个要求：
　　1) 深入浅出，把经典原理知识讲深讲透。由于学生是初次接触深奥的专业技能，课程教学的目的就是要让学生了解计算机工作的基本原理和基本过程，教师必须让学生深入掌握经典的原理知识。
　　
　　2) 灵活运用，把前述基础课程的知识贯穿起来。在讲述“计算机原理”课程前，学生学习了“电路分析”、“数字电子技术”、汇编语言等专业基础课程，但他们并不能深入理解这些知识对掌握计算机系统工作原理的作用，课程教学必须要把这些知识穿插起来，灵活运用，让学生感觉到学有所用。
　　3) 适时发挥，把前沿技术与经典原理相结合。由于计算机发展速度之迅猛，教师需要结合经典原理讲解，并进行适当延伸，引导学生利用课余时间学习一些新的技术，以作为课堂教学的有意补充。
　　4) 启迪思维，把探索与创新作为教学的根本宗旨。不论课程教学如何改革，学生永远是学习的主体，发挥学生的主观能动性，积极思考、勇于探索，并通过网络信息检索、课程综合设计、课余实践等活动强化课堂学习内容，拓宽知识面才是“计算机原理”教学的根本宗旨。
　　从上述分析可以看出，传统“课堂教授+课后实验”的教学方法显然不能适应课程在新时期建设的需要，导致学生一方面感觉“说不清”、即理解得不够深入，另一方面感觉“吃不饱”、即了解得不够宽泛。为此，我们必须从教学时间、教学场地和教学手段上对课程教学方法进行拓展，探索新的教学模式和方法。
　　
　　3四维教学模式阐述
　　
　　“计算机原理”的四维教学模式从传统的“课堂讲授+综合设计”的二维拓展为“课堂讲授+综合设计+创新实践+网络教学”的四维，其中课堂讲授是基础，帮助学生建立计算机系统整机工作原理和过程的概念；综合设计是关键，让学生通过综合实验验证计算机系统的工作原理和过程；创新实践是动力，依托学校大学生创新实验基地和教研室科研条件，提供各种创新实践机会，以此激发学生学习课程的动力；网络教学是平台，为学生营造一个随时随地学习、按需学习的集中的资源平台。
　　当然，四维教学模式不是简单的孤立的四个方面，而是有机协调的整体。教师掌握四维教学模式必须把握好如下几个方面：
　　
　　3.1发挥课堂教学的基础和引导作用
　　课堂教学就是要给学生一个清晰的整体概念，告诉学生课程的学习目标、学习范围、学习方法，并对重点难点内容进行详细阐述，帮助学生真正理解计算机的工作原理。同时，课堂教学中需要把本课程与前述课程所学知识贯穿起来，并对后续即将学习的“计算机系统结构”等课程进行简单说明，让学生明确知识的组织脉络，理顺各门课程间的关系和作用。此外一点，也是课堂教学最重要的一点，即需要充分发挥课堂教学的启发和引导作用，站在学生学习的角度，逐步启发和引导他们对计算机系统工作原理中的各种问题进行探索和思考，激发他们在课余时间查阅资料，自主学习并创新实践。
　　3.2通过综合设计强化动手能力
　　单纯讲解枯燥的原理知识显然难以激发学生的学习热情，也不能消除学生在学习中的各种疑问。“计算机原理”课程还需要发挥综合设计的强化作用，一方面帮助学生验证各种原理，并切身感受计算机的工作过程；另一方面可以通过调整和补充实验内容，训练他们的动手设计能力，检验他们对所学知识的理解。由于“计算机原理”综合课程设计的内容具有一定的综合性和复杂性，因此课程教学中需要对学生进行分组，并安排专门的实验辅导老师进行指导。在具体实践中，课程组采用了自主研发的综合实验平台，设计了一个8位cpu设计实验，使学生真正了解了cpu的工作过程和设计方法。
　　3.3鼓励创新实践，激发学习动力
　　学以致用，这是原理课程教学中必须坚持的基本观念。那么怎样才能让学生把所学的知识应用起来呢？一个简单有效的办法就是让学生开阔思维，按照自己的灵感和创意进行一定的设计和制作。课程组在具体教学中采用了如下几个途径：①让学生参与各种科研活动，和本专业的博士、硕士一道探寻各种前沿问题；②鼓励学生参加大学生电子设计竞赛、挑战杯等学科竞赛活动；③充分利用学院微电子创新中心，让学生参与各种创新活动，进行学术论文阅读和交流。通过上述三个方面的努力，大大地激发了学生的学习动力，课堂气氛也逐渐活跃，大家在学习书本知识的同时，还会积极思考自己的作品该如何设计和改进。
　　3.4丰富网络教学资源，满足多样化学习需要
　　借助网络教学平台进行教学是未来教学的必备条件。开展网络教学的前提是丰富网络教学资源，以满足不同学生对相关知识的多样需求。课程组充分利用学校网络数字化教学平台积极开展网络教学活动。先后开辟了“计算机历史溯源”，“光计算机技术”，“生物计算机技术”和“多核计算机技术”等专题栏目，由专门教师负责收集、整理相关材料。由于课堂教学电脑已经接入教学平台所在网络，教师上课也可以利用丰富的网络教学资源对课堂内容进行补充。学生可以随时随地查阅相关资料，开展相关讨论和交流。网络教学平台的建设与利用大大拓展了教学空间。
　　
　　4结束语
　　
　　原理课程教学天生存在内容抽象、讲述枯燥、疑难点多等问题。课程组对“计算机原理”课程教学进行了历时两年的大胆改革，通过总结归纳本课程教学特点，创新性地提出了“计算机原理”课程四维教学模式。文章对这种新的教学模式进行了详细阐述，给出了相关注意事项。四维教学模式强调了网络教学和实践教学思想[4][5]，可以应用到其他原理类课程教学中。下一步教学研究将更多关注该教学模式中四个方面的内部关系，力争四个方面相互配合、形成整体合力。